2 Види та конструкції ущільнення рухомих і нерухомих з'єднань кульових кранів
2.1 Основні визначення та класифікація ущільнень
Існують три основні групи ущільнень:
1) ущільнення, що створюють герметичність з'єднання нерухомих деталей;
2) ущільнення, що створюють герметичність з'єднання за рахунок щільного контакту між елементами ущільнення і рухомими та нерухомими деталями, тобто контактні ущільнення;
3) ущільнення, в яких герметичність з'єднання відносно рухомих деталей забезпечується властивістю щілин і зазорів створювати значні гідравлічні опори робочому середовищу, що перетікає через них, [3].
Ущільнення першої групи переважно виконуються у вигляді прокладок, що виготовляються з листового ущільнюючого матеріалу (азбесту, пароніту, текстоліту, латуні, гуми, картону тощоВ деяких випадках вони відіграють і роль регулюючих прокладок.
Ущільнюючі елементи другої групи - контактні - це елементи з особливо еластичних матеріалів (повсть, фетр), а також з більш щільною будовою (шкіра, гума, синтетичний каучук, полімерні композити тощо. В них контакт ущільнюючих і робочих деталей забезпечується пружністю матеріалу, що використовується для ущільнення, і зовнішніми силами.
В залежності від принципу дії третю групу ущільнюючих елементів можна розділити на відцентрові, лабіринтні і канавкові.
В запірній арматурі використовуються в основному ущільнення першої та другої груп, а також контактні багатоступінчасті ущільнення, які забезпечують практично абсолютну герметизацію. Багатоступінчасті ущільнення - це ущільнення, які складаються з кількох однакових пар ущільнень.
Основні ущільнення контактного виду: сальникові, манжетні, кільцеві.
Ущільнюючі вузли і пристрої складаються з основних (функціональних) і допоміжних ущільнень і елементів, які служать для покращення експлуатаційних умов функціонування основних ущільнень, що є характерною ознакою ущільнюючих вузлів запірної арматури і кульових кранів зокрема.
2.2. Конструкції ущільнення
2.2.1. Крани вітчизняного виробництва
В газотранспортній системі України використовуються крани вітчизняного виробництва машинобудівних підприємств ВАТ «Сумське НВО ім. Фрунзе», ВАТ «Коростеньхіммаш», АТ «Чернівецький машинобудівний завод» тощо [4.1]. Конструкції деяких ущільнюючих вузлів і елементів кількох кранів наведені нижче.
На рисунку 2.1 показане ущільнення кульового затвору і стику корпус-фланець крана DN 500 мм, PN 8 МПа виробництва ВАТ «Сумське НВО ім. Фрунзе».
Сідло, як ущільнюючий пристрій, конструктивно виконане з двох частин: верхнього сідла 4 і нижнього сідла 5 для зручності встановлення і закріплення спеціального поліуретанового ущільнення 10, яке притискається до кулі З за допомогою пружин 7. Гумові кільця 12 призначені для герметизації сідла 5 і корпусу А Кільце 13 герметизує стик корпусу крана з фланцем 2. Гумове кільце 11 призначене для герметизації стику нижнього сідла 4 з фланцем 2. Втулка-штифт 6 запобігає проникненню ущільнюючого мастила між сідла 4, 5 при його підведенні до кульового затвору.
1 - корпус; 2 - фланець; 3 - куля; 4 - нижнє сідло; 5 - верхнє сідло; 6 - втулка-штифт; 7 - пружина; 8 - гайка; 9 - шпилька; 10 - ущільнююче гумове кільце; 11,12 - ущільнюючі гумові кільця; 13 - ущільнююче гумове кільце стику корпус-фланець.
Рисунок 2.1. Ущільнення кульового затвору і стику корпус-фланець крана DN 500 мм, PN 8 МПа
На рисунку 2.2 зображено ущільнення вузла поворотного шпинделя цього крана.
1 - корпус; 2 - шпиндель; 3 - фланець шпинделя; 4 - кришка; 5 - обойма;
6 - кільце; 7 - гайка; 8 - шпилька; 9 - полімерне захисне кільце; 10 - гумова манжета; 11, 12 - ущільнюючі гумові кільця; 13 - прокладка; 14 - кільце.
Рисунок 2.2 - Ущільнення вузла поворотного шпинделя крана DN 500 мм, PN 8 МПа
У фланці 3, що закріплений до опорної втулки корпусу крана, монтується бронзова обойма 5, яка служить одночасно і підшипником ковзання для шпинделя 2.
У обоймі розміщені гумові ущільнюючі кільця 11,12 та манжети 10 із захисними кільцями 9. На шпинделі під обоймою знаходиться фторопластова прокладка 13. Гумове ущільнення 11 притискається кільцем 6 через кришку 4 шпильками та гайками до фланця 3 шпинделя, який в свою чергу через регулююче кільце 14 за допомогою шпильок 8, гайок 7 кріпиться до корпусу 1.
АТ «Чернівецький машинобудівний завод» випускає двохфланцеві крани з плаваючими сідлами Ду 400 мм, Ру 10 МПа (рисунок 2.3).
1 - куля; 2 - фланець; 3 - сідло; 4 - кільце; 5 - пружина; 6 - болт;
7 - ущільнююче гумове кільце кулі; 8,9 - ущільнюючі гумові кільця.
Рисунок 2.3 - Ущільнення кульового затвору крана
DN 400 мм, PN 10 МПа
Ущільнення кульового затвору складається із сідла 3 і кільця 4, між якими закріплюється ущільнююче кільце 7, що підтискається до кулі 1 пружинами 5, які зафіксовані в отворах фланця 2. Сідло 3 і кільце 4 з'єднані болтами 6. Герметичність з'єднання сідло-фланець забезпечують ущільнюючі гумові кільця 8 і 9, канавки під які виконані тільки у фланці.
На рисунку 2.4 показано ущільнення стику корпусу 1 і фланця 2 за допомогою гумового ущільнюючого кільця 5, яке стискається фаскою, виконаною в корпусі 1, при закріпленні фланця до корпусу шпильками 4 і гайками 3.
Ущільнення поворотного шпинделя цього крана зображено на рисунку 2.5.
1 - корпус; 2 - фланець; 3 - гайка; 4 - шпилька; 5 – ущільнююче
гумове кільце.
Рисунок 2.4 - Ущільнення стику корпус-фланець крана
DN 400 мм, PN 10 МПа
1 - шпиндель; 2 - куля; 3 - корпус; 4 - фланець; 5, 6, 7, 8 - металеві кільця; 9, 10 11 - втулки; 12 - підшипник; 13 - гайка; 14 - шпилька; 15 - корпус привода; 16 - манжета; 17 - ущільнююче гумове кільце.
Рисунок 2.5. Ущільнення поворотного шпинделя крана
DN 400 мм, PN 10 МПа
Положення шпинделя 1 в опорній втулці корпусу 3 крана забезпечене двома голковими підшипниками 12 і відрегульоване втулками 9,10, 11 та кільцями 5, 8.
Ущільнення самого шпинделя розміщене у фланці 4 і складається з двох гумових манжет 16, які розтискаються металевими кільцями 6, 7. Фланець 4,закріплений до корпусу 3 шпильками 14, гайками 13, ущільнюється гумовим кільцем 17. До фланця 4 зверху кріпиться корпус 15 приводу. Ущільнення шпинделя відноситься до контактних багатоступінчастих ущільнень.